第2章传声器,2.1传声器的分类与原理结构2.2传声器的技术指标2.3有线传声器2.4无线传声器2.5传声器的选择和使用,2.1传声器的分类与原理结构,传声器(Microphone)简写为MIC，又称话筒或“麦克风”它是音响系统中最为广泛使用的一种电声器件之一，它的作用是将话音信号转换成电信号，再送往调音台或放大器，最后从扬声器中播放出来也就是说，传声器在音响系统中是用来拾取声音的，它是整个音响系统的第一个环节，其性能质量的好坏，对整个音响系统的影响很大2.1.1传声器的分类传声器的种类很多，可根据能量来源、指向性、换能原理以及受声场作用力的大小等进行分类1.按能量的来源分传声器按能量的来源可分为有源类传声器和无源类传声器两类有源类传声器用外加直流电源作为其能量来源，使传声器的振膜在声场作用下其电学参量发生变化，从而将声能转化为电能如碳粒式、半导体式及射频式传声器均属于有源传声器无源类传声器可直接把振膜的振动能量转变为电能，而不消耗其它能量如电磁式、电动式、压电式、电容式传声器都属于这种类型电容式传声器是在直流极化电压方式下工作的，它只提供电位而不消耗电能，所以是无源的；驻极体电容传声器是用驻极体材料来代替极化电压的，故不必加极化电压就可以工作。
3.按声场作用力分声场作用力是指具体某点声压和振膜面积的乘积这里的声压是标量，无方向性，与频率无关它主要有两种形式，即压强式和压差式压强式传声器是对空间声场某点的声压起响应的，而压差式传声器是对空间两点或多点之间的声压差起响应的声压差是声压梯度的函数，声压梯度是有方向性的，是矢量且与频率有关，所以压差式传声器是具有方向性的4.按指向性分指向性分类方法比较直观且容易理解当声波波长接近其结构尺寸时，都会发生衍射，产生相位损失、障板效应等，因而不可避免地要在高频区产生方向性具体方向性有单向、双向、全向、8字形、无指向和可变指向等6种2.1.2传声器的原理结构现举两个具有代表性的传声器做一说明1.动圈式传声器动圈式传声器属于无源类传声器，其结构如图21所示从图中可以看出，动圈式传声器由永久磁铁、线圈和振膜等部分组成当振膜受到声波的压力后，它带动线圈在磁场中作切割磁力线的振动，线圈两端就会输出一个随声波而变化的声频感应电压图21动圈式传声器结构,动圈式传声器具有结构牢固可靠、性能稳定、无需外加直流电压、使用简便等优点，可广泛应用于家庭和歌舞厅等场所，既适合于人声演唱，亦适合于大多数的乐器扩音或录音使用。
图22电容式传声器的结构,2.电容式传声器电容式传声器的原理结构如图22所示从原理结构图可以看出，它由一个薄极板(振膜，从几微米到十几微米)和一个厚极板(底极)等组成两极板之间的距离很近，一般约为2060m，因此两极板间形成一个以空气为介质的电容，其静电容量可达50200pF当声波激励薄金属片时，该薄片产生振动从而改变了两极板之间的距离，使其电容量发生相应的变化将这个电容的变化量取出来变成电信号，这个电信号便对应着声波信号了要把电容变化量变成电信号有多种方法，在电容式传声器中通常有两种：一种是直流极化式；另一种是驻极体式直流极化式基于电场原理，通过电场的作用将机械振动变成电信号，这种形式的换能器称为静电换能器在专业音响场合中，多使用外加直流极化电压(40200V)的高档电容传声器采用经过事先极化的驻极体代替上述极化电压的电容传声器称为驻极体电容传声器，简称驻极体传声器驻极体传声器的优点是省去了极化电压的装置，电路也简化了，从而体积小巧，价格相对低廉，常用在家用录音机中作内置传声器和普通歌舞厅乐队的扩音中，效果优良缺点是极化电压保持时间有一定限度对于使用者来说，应避免在高温和高湿环境下存储和使用电容传声器，这对延长其使用寿命是有利的。
2.2传声器的技术指标,2.2.1灵敏度灵敏度用于表示传声器的声电转换效率其定义为：在自由声场中，当向传声器施加一个声压为1bar的声信号时，传声器的开路输出电压(mV)即为该传声器的灵敏度换句话说，在一个标准声压的作用下，传声器的开路输出电压越高，传声器就越灵敏，反之，传声器就不灵敏传声器灵敏度高，就可获得较高的信号噪声比，但应注意不要使调音台或录音机输入端过荷，否则就会造成失真电动式传声器的灵敏度约为0.150.4mV/bar，而电容式传声器由于有内装前置放大级，所以灵敏度要高10倍左右，典型的数值是2mV/bar2.2.2频率范围(带宽)频率范围是指传声器正常工作的频带宽度，通常以带宽的下限和上限频率来表示一只好的传声器应具有较宽的频率范围，最好包含人的音频整个范围，有时为了增加拾音的明亮度和清晰度，还可在某一频率范围内，使其输出有所增强频率范围可通过频响曲线来反映，电容传声器的频响特性较动圈式要宽阔且平直2.2.3信号噪声比(S/N)信号噪声比指的是传声器有电信号输出时的信号电压与传声器内在噪声电压的比，通常用dB表示例如，电动传声器的灵敏度为0.1mV/bar，当在1m距离讲话时，到达振膜的声压约为1bar，此时，传声器输出电信号为0.1mV。
而传声器的内在噪声电压约为0.5V，则信噪比为,一般优质电容式传声器的S/N值为5557dB2.2.4源阻抗及推荐的负荷阻抗源阻抗简称阻抗，指传声器的交流内阻，以为单位，通常用1kHz信号测得对低阻抗传声器，源阻抗为200左右；对中阻抗传声器，一般在500到5k之间；对高阻抗传声器，则在25k到150k之间由于中阻抗及高阻抗传声器的导线容易感应交流声，所以专业用的高质量传声器，一律采用低阻抗方式为了使传声器的阻抗特性和后面设备的输入阻抗对整个系统的频率响应不会产生任何影响，通常要求后面设备的输入阻抗是传声器阻抗的611倍，称为推荐的负荷阻抗由于高质量低阻抗传声器的阻抗多为200，所以推荐的负荷阻抗多为1k这是专业用调音台和录音机常用的输入阻抗值2.2.5最大容许声压级通常以传声器产生0.5%谐波畸变时的声压级作为最大容许声压级高质量传声器的最大容许声压级已达135dBSPL2.2.6隔振能力隔振能力包括传声器与其支架间的隔振能力，以及传声器外壳内芯件与壳体间隔振能力2.2.7瞬态响应瞬态响应就是传声器对脉冲型声波的跟踪能力由于方波信号是一种典型的瞬态信号，所以常常用一个矩形波信号来激励传声器，然后用示波器来观测传声器输出信号的波形，从而判断它的瞬态跟踪能力。
通常，电容传声器的瞬态响应要优于动圈传声器2.2.8指向特性传声器的指向特性，又称传声器的方向性，是表征传声器对不同入射方向的声信号检拾的灵敏度，是传声器十分重要的电声指标1.压强式传声器无方向指向特性压强式传声器的振膜是裸露在声场中的，振膜后面是密封的，声波无法入射所以，这种传声器具有无方向指向特性，或者说它具有球形指向特性，如图23所示图23无方向指向特性,2.压差式传声器8字形指向特性压差式传声器的振膜后面不密闭，因此振膜的振动取决于前面和后面的瞬时声压差，即对声压梯度产生响应很显然，从前面0和后面180入射的声波，都可以产生很大的声压梯度，所以接收能力最强，具有较高的灵敏度从侧面90和270入射的声波，到达振膜前后两面的强度相等，因而声压梯度为零，传声器没有输出，灵敏度为零因此，压差式传声器具有8字形(或双向)指向特性，如图24所示图24,3.多种指向图形的组合将一个无方向图形与一个8字形图形叠加起来，就能得到一个心形图形，如图25所示这是因为在0方向上，无方向图形与8字形图形相叠加，得到了两倍的灵敏度；在180方向上两者大小相等，方向相反，结果相互抵消；在90和270方向上，因8字形图形灵敏度为零，因而，叠加的结果是保持无方向图形的灵敏度，它是0入射灵敏度的一半。
图25心形特性的合成,心形指向特性是一种单方向指向特性，介于无方向和8字形指向特性之间，适合于手持式人声演唱和乐器演奏用传声器现在，我们可以以无方向、8字形和心形指向特性为基本图形，通过适当的组合，就可以得到许多个合成指向图形了图26给出了5种主要的合成指向特性图形，可供选择传声器时参考图26多种指向图形的合成,实践证明，各种传声器的指向特性都会随频率而变化当频率升高到34kHz以上时，指向特性有变尖锐的趋势另外还应指出，传声器前后方向上灵敏度的比值，对优质传声器来说，在声频的全频带内应保持基本相同但这一点对有些传声器来说就不容易做到2.3有线传声器,有线传声器在专业和非专业应用方面均有广泛用途，不论在大型影剧院、豪华娱乐场所，还是在普通家庭音响中都可以看见所谓有线传声器就是指从拾音头到录音机或者放大器、调音台、VCD机等之间，电声信号是通过能够看得见、摸得着的电缆连通起来的2.3.1有线传声器的特点有线传声器的特点如下：(1)与无线传声器相比，有线传声器的价格低廉，常常是同档次无线传声器价格的1/4，甚至更便宜，是家用音响首选类型2)有线传声器的操作使用比较简单3)信号失落现象少，甚至没有。
失落现象指当传声器头与到达信号的接收机(放大器、调音台)相对位置改变时，出现的信号音质变差，甚至无法接收的现象4)在信号传输中，有线传声器常采用平衡传输，这可有效减小其它电声设备的干扰5)当然，有线传声器常受到电缆线长度的影响，其活动距离会受到限制2.3.2有线传声器使用中应注意的问题1.必须使用专用电缆馈送传声器信号传声器的内阻有几百欧，输出信号又很微弱，因而必须使用专用屏蔽电缆作信号传输线，并使屏蔽层的一端与传声器的外壳良好相接，另一端与电声设备的外壳良好相接这样才能减小周围电磁场的干扰一般传声器输出的电压信号在mV数量级上，如此微弱的信号在传输过程中若无良好的屏蔽措施，就会受到周围电磁场的严重干扰另外，即使屏蔽良好，传输线也应尽量短且要避开干扰源2.使用平衡线传输可有效减小外来干扰所谓平衡线传输，是指传输线有两根导线，它们上面的声音信号正好对参考点(机壳大地)呈现数值相等而极性相反的情况当信号传输受到干扰时，干扰信号在终端负载上可以互相抵消，达到抗干扰的目的同样，平衡线传输也不容易干扰别的电气设备不平衡线传输是采用一根芯线的电缆，用屏蔽层作另一根信号线这样的传输方式有可能通过单根线而传到下级，从而影响声音信号的传输质量。
但这种接法成本低，仅用于话筒线较短的家用音响设备上3.传声器必须防振传声器的损坏，多数原因是由振动引起的强烈的振动会使电动传声器的磁铁退磁，从而降低灵敏度；还可使磁路移位，造成磁路卡住音圈或振散音圈使传声器完全损坏；还可使电容传声器两极间距突然变小，极化电压就有可能击穿膜片在日常试声的过程中，不可大力吹气或用手敲击传声器，这样很容易使传声器损坏4.注意传声器的极性用几只传声器拾音时，必须使各传声器的极性相同(即相位相同)，以免各传声器的信号在电路中相互抵消5.注意近区效应有指向的传声器都有近区效应所谓近区效应是指近距离使用这种话筒时，对低频有提升作用，从而增加声音的“亲切感”，但其负作用是清晰度会降低2.4无线传声器,无线传声器用超高频或特高频载波在近距离范围内将传声器输出的电信号经调制后再通过发射机以电磁波形式传向接收机，接收机再将高频信号还原成声音信号例如，表演者带上手持式或配带式微型驻极体电容传声器和一台小型VHF(或UHF)发射机发射机将传声器输出的电信号通过调制器调制到高频或特高频载波上设在录音室或音乐厅舞台一角的接收机接收该信号并进行解调，使其还原为声频信号，最后送到录音机或放大器上。
2.4.1无线传声器的特点1.优点无线传声器的优点如下：(1)无线传声器不使用传送电缆，因而录音设施变得简单、方便2)特别适用移动声源，如演讲、舞台表演、现场指挥等拾音场合3)在同期录音的情况下，要求图像和声音同时出现，如拍电视、电影，无线传声器就可很好地解决这个问题，只要把配带式传声器和小型发射机隐藏好即可。